La scelta tra tubi in acciaio inossidabile a parete sottile e a parete pesante influisce sulla capacità di pressione, sull'area di flusso, sul trasferimento di calore, sulla fabbricazione, sull'ispezione e sul costo totale dell'installazione.
I tubi a parete sottile offrono un peso inferiore e un diametro interno maggiore a un determinato diametro esterno.ma aumenta il peso e riduce il passaggio di flusso disponibile.
La scelta corretta inizia con lo spessore minimo della parete richiesto nelle condizioni di funzionamento previste.le operazioni di formazione e i requisiti di connessione, quindi determinare quale specifica del tubo è adatto.
Lo spessore della parete deve essere considerato insieme al diametro esterno.
Un confronto utile è il rapporto diametro/parete:
Rapporto diametro/parete = diametro esterno ÷ spessore della parete
Un rapporto più elevato indica una parete più sottile rispetto al diametro del tubo.
In una guida alla piegatura di tubi, questo rapporto è spesso chiamato fattore di parete.Questa è una linea guida di formazione, piuttosto che una classificazione universale per la progettazione o l'acquisto a pressione.
Le norme sui prodotti, i produttori e i settori di applicazione possono utilizzare definizioni diverse.
Per i tubi rotondi in acciaio inossidabile, una descrizione dimensionale utile è:
Diametro esterno × Spessore della parete × Lunghezza finita
Termini quali muro sottile, muro pesante o un numero di calibro da soli non forniscono informazioni sufficienti per la fabbricazione o l'ispezione di accettazione.
Il seguente confronto presuppone lo stesso diametro esterno, grado di acciaio inossidabile e condizione del materiale.
| Fattore di selezione | Tubi a parete sottile | tubi di parete pesante |
|---|---|---|
| Peso per unità di lunghezza | Inferiore | Più alto |
| Diametro interno | Più grande | Piu' piccolo |
| Area di flusso | Più grande | Piu' piccolo |
| Capacità di pressione interna | Richiede un accurato controllo della parete minima disponibile | Generalmente offre una maggiore capacità di pressione, con limitazioni di progettazione e di connessione |
| Resistenza alle deformazioni locali | Più sensibile alle forature, ai danni causati dalle chiusure e dalla manipolazione | Generalmente più resistenti alle deformazioni locali |
| Piegamento | Potrebbe essere necessario un supporto maggiore per controllare l'appiattimento e le rughe | Di solito richiede una maggiore forza di formazione |
| Conduzione del calore attraverso la parete | Resistenza della parete inferiore per materiale e geometria equivalenti | Risistenza della parete superiore |
| Indennità di produzione | Meno materiale disponibile per l'assottigliamento o la rimozione | Maggiore quantità di materiale disponibile, a condizione che il muro sia finito |
| Priorità delle ispezioni | Sottilizzazione locale, ovalità, danni superficiali e capacità di misurazione | Parete minima, eccentricità, discontinuità interne e copertura di esame |
Queste differenze identificano i compromessi, ma non determinano un indice di pressione né confermano l'idoneità a un determinato servizio.
Considerate due tubi in acciaio inossidabile con la stessa25.4 mm di diametro esterno, equivalente a 1.000 pollici.
I seguenti valori sono calcolati sulla base della geometria nominale con una densità presunta di8,000 kg/m3.
| Parametro | Esempio di parete sottile | Esempio di muro pesante |
|---|---|---|
| Diametro esterno | 25.4 mm | 25.4 mm |
| Spessore della parete | 0.80 mm | 2.50 mm |
| Rapporto diametro/parete | 31.75 | 10.16 |
| Diametro interno calcolato | 23.80 mm | 20.40 mm |
| Area di flusso interno calcolata | 444.9 mm2 | 326.9 mm2 |
| Massa calcolata | 0.495 kg/m | 1.439 kg/m |
L'esempio della parete più pesante contiene circa2.91 volte più metallo per metro, pur fornendo circa260,5% in meno di area di flusso interno.
La diminuzione della pressione deve quindi essere ricalcolata utilizzando le proprietà effettive del foro, del fluido, della temperatura, della temperatura e della temperatura.lunghezza del tubo e configurazione del sistema.
Le tolleranze di fabbricazione e la densità specifica del grado influenzeranno le dimensioni e il peso effettivi.
Due indicazioni che mostrano lo stesso spessore della parete possono descrivere prodotti diversi se una utilizza parete nominale e l'altra parete minima.
Lo spessore nominale della parete è lo spessore di riferimento specificato.
Se è consentita una tolleranza negativa, la parete consegnata può essere più sottile del valore nominale indicato.
La parete minima specifica un limite di spessore inferiore ai sensi delle norme di accettazione applicabili.
Alcune specifiche consentono una base di ordinazione di parete media con tolleranze definite.Una designazione di parete media non deve essere interpretata come una garanzia che ogni punto sia uguale o superiore allo spessore indicato.
Le specifiche comuni dei tubi illustrano perché questa distinzione è importante:
| Norme | Copertura tipica del prodotto | Controllo della base del muro |
|---|---|---|
| ASTM A269/A269M | Tubi di acciaio inossidabile austenitici senza saldatura e saldatura, per uso generale | Spessore nominale della parete |
| ASTM A213/A213M | tubi di caldaie, supercaldaie e scambiatori di calore senza saldatura, compresi quelli di acciaio inossidabile specificato | Parete minima o parete media se specificata nell'ordine |
| ASTM A249/A249M | tubi austenitici saldati e lavorati a freddo per caldaie, supercaldaie, scambiatori di calore e condensatori | Spessore nominale della parete |
Queste descrizioni delle pareti provengono dalle rispettive specifiche; occorre inoltre verificare l'edizione ordinata e le disposizioni dettagliate sulle dimensioni.
L'ASTM A1016/A1016M fornisce requisiti generali per numerose specifiche di tubi, comprese le tre di cui sopra.I requisiti specifici del prodotto e le disposizioni applicabili sugli ordini di acquisto devono essere letti insieme a tali requisiti generali.
Per esempio, se un ordine consente una tolleranza di parete negativa del 10%, una parete nominale di 0,80 mm potrebbe avere un limite inferiore accettato di 0,72 mm.Parete minima di 80 mm.
La cifra del 10% è un esempio, non una tolleranza universale per i tubi in acciaio inossidabile.
La selezione della pressione richiede più di una misurazione dello spessore della parete.
Diametro esterno e parete minima disponibile.
Qualità del materiale e condizione di consegna.
Tensione ammissibile alla temperatura di progetto.
Strada di produzione e fattori di saldatura applicabili.
Risparmi per corrosione, erosione e fabbricazione.
Cicli di pressione, carichi meccanici e valori di connessione.
Utilizzare il codice di progettazione applicabile per l'applicazione. ASME B31.3 si occupa di tubazioni di processo, mentre la sezione VIII di ASME BPVC si occupa di vasi a pressione nel suo ambito di applicazione.Una specifica del prodotto del tubo stabilisce i requisiti di fornitura; il codice di costruzione applicabile determina il modo in cui il prodotto viene utilizzato nel sistema.
Se la temperatura riduce lo sforzo materiale consentito, è necessario regolare il valore della pressione a temperatura ambiente.Utilizzare i dati di progettazione specifici del grado o il metodo di valutazione applicabile del costruttore del sistema selezionato.
Un tubo può subire una pressione esterna quando la pressione circostante supera la pressione all'interno di esso.
La valutazione della pressione esterna deve tener conto della stabilità e del possibile crollo, il diametro, lo spessore della parete, la lunghezza non supportata, le proprietà del materiale, l'ovalità e le condizioni di supporto influenzano il risultato.
Il calcolo della pressione interna non determina una pressione esterna.
Per i tubi per scambiatori di calore in acciaio inossidabile, ridurre lo spessore della parete può ridurre la resistenza termica della parete metallica.
Il trasferimento di calore complessivo dipende anche dalla convezione del lato del fluido, dall'inquinamento, dalla conducibilità del materiale e dall'area di trasferimento di calore.La riduzione dello spessore del metallo non produce quindi un aumento percentuale equivalente delle prestazioni totali dello scambiatore.
Valutare lo spessore della parete insieme a:
Velocità di flusso del lato del tubo e calo di pressione.
Differenze di pressione sul lato della conchiglia e sul lato del tubo.
Supporto per la separazione e la vibrazione.
Requisiti per le giunzioni tubo-piastra.
Metodi di pulizia e perdita prevista di materiale.
La parete selezionata deve soddisfare simultaneamente il fabbisogno termico e la progettazione meccanica.
Lo spessore aggiuntivo della parete può consentire una perdita di materiale prevedibile se il progetto lo consente.
La corrosione localizzata richiede un approccio diverso.Il loro comportamento non può essere affrontato in modo affidabile aggiungendo una tolleranza di spessore arbitraria.
La selezione del materiale deve tener conto del mezzo di processo, della concentrazione, della temperatura, dei cloruri, dei prodotti chimici per la pulizia e delle modifiche operative.
Quando la corrosione è la preoccupazione dominante, confrontate i tipi di acciaio inossidabile adatti prima di decidere quanto muro aggiuntivo acquistare.
La parete richiesta deve rimanere disponibile dopo la fabbricazione.
Durante la piegatura, l'esterno della piegatura si allunga e può diventare più sottile.proprietà del materiale, raggio di curvatura e attrezzatura influenzano il risultato.
Per i componenti piegati, specificare i requisiti di accettazione per la curvatura finita, comprese la parete minima e l'ovalità consentita.
Per i componenti lavorati, tenere conto del materiale rimosso mediante foratura, tornitura, filettatura o finitura superficiale.
Per gli accessori di compressione, verificare l'intervallo, la durezza e i requisiti di superficie autorizzati dal costruttore.pubblica gli intervalli minimi e massimi di spessore delle pareti per i propri sistemi di montaggio e sconsiglia l'uso di spessori delle pareti al di fuori di tali intervalliL'aumento dello spessore della parete al di là della gamma approvata può creare un problema di compatibilità.
La sperimentazione dovrebbe verificare i requisiti specifici del prodotto e risolvere le discontinuità rilevanti per l'applicazione.
Un utile piano di ispezione identifica il metodo di prova, i criteri di accettazione, la copertura di campionamento o di esame, i requisiti di segnalazione e la tracciabilità.Completamente testato è troppo ampio per definire un requisito di accettazione.
Controllare le dimensioni che influenzano sia la progettazione che l'assemblaggio:
Diametro esterno e ovalità.
Spessore della parete nei punti richiesti.
Variazione della parete intorno alla circonferenza.
Diametro interno dove è controllato funzionalmente.
Dirittura e lunghezza di finitura.
Fermate la squattratura, le frangiazioni e le distorsioni locali.
Graffi, urti e altre imperfezioni.
I tubi a parete sottile richiedono metodi di misurazione che evitano la distorsione della sezione a causa di una forza di contatto eccessiva.
I tubi a parete pesante richiedono anche attenzione alla parete minima locale.
Se si utilizza la misurazione dello spessore ad ultrasuoni, dimostrare che l'apparecchiatura e la procedura sono in grado di determinare l'intervallo e la curvatura effettivi della parete.
La prova idrostatica valuta il tubo sotto una specifica pressione interna del liquido e una procedura di accettazione.
La specifica del prodotto applicabile e l'ordine di acquisto determinano se sono necessarie prove idrostatiche o se si applica un'alternativa approvata.richiede che ogni tubo sia sottoposto a una prova elettrica non distruttiva o ad una prova idrostaticaLa specifica di A269 da sola non significa che siano state eseguite entrambe.
La documentazione di ispezione deve indicare la prova eseguita e la base di accettazione applicabile.tempo di conservazione e tracciabilità al materiale sottoposto a prova.
Una prova idrostatica di mulino con successo verifica le prestazioni nelle condizioni di prova.la durata di resistenza alla fatica e l'integrità delle giunzioni successivamente assemblate richiedono una progettazione e una verifica proprie.
I test di corrente di eddy rilevano cambiamenti nella risposta elettromagnetica associati a discontinuità e altre variazioni materiali o geometriche.
ASTM E426 si riferisce all'esame delle correnti di vortice di prodotti tubolari specifici, compresa l'acciaio inossidabile austenitico.Il suo campo di applicazione distingue questi materiali dagli acciai inossidabili magnetici ferritici e martensitici.
Per gli appalti, stabilire la procedura applicabile, la norma di riferimento, la sensibilità e i criteri di accettazione.
Lo spessore della parete, la conducibilità, la permeabilità magnetica, la disposizione della sonda e la frequenza di prova influenzano la risposta.non identifica automaticamente un difetto da respingere.
Anche l'esame della corrente di eddy non deve essere considerato come una dimostrazione diretta del contenimento della pressione o della tenuta delle perdite dell'articolazione montata.
I test ad ultrasuoni possono esaminare i tubi per le discontinuità utilizzando fasci di suono adeguatamente configurati.
L'ASTM E213 riguarda l'esame ad ultrasuoni di tubi e tubi metallici e affronta la geometria di esame sia per le pareti relativamente pesanti che per i tubi a parete sottile di piccolo diametro.Per ottenere la copertura prevista e evitare risposte fuorvianti sono necessari angoli e forme di fascio adeguati..
Un requisito di ispezione ad ultrasuoni deve definire:
I tipi di discontinuità e gli orientamenti da rilevare.
Riflettori di riferimento e criteri di accettazione.
Copertura dell'esame e delle zone finali non esaminate.
Dimensioni applicabili del tubo e condizione del materiale.
Requisiti di segnalazione e taratura.
La misurazione dello spessore e il rilevamento dei difetti devono essere specificati separatamente quando entrambi sono necessari.
La composizione chimica e le proprietà meccaniche confermano esigenze che le misure delle pareti non possono stabilire.
A seconda della specifica del prodotto e dell'applicazione, la verifica può comprendere le proprietà di trazione, la durezza, l'appiattimento, la fiammazione o altre prove prescritte.Metodi di prova e campionamento devono essere adeguati alle dimensioni del tubo e alla norma applicabile.
L'identificazione positiva del materiale può integrare i certificati di materiale tracciabile, ma la tecnica deve misurare gli elementi necessari per la decisione.
L'XRF portatile può identificare molti elementi di lega, ma non può misurare il carbonio.Per la verifica del tenore di carbonio è necessario un metodo analitico adeguato.
Può essere opportuno effettuare prove aggiuntive per servizi particolari, tra cui prove di corrosione, esame microstrutturale, misurazione della rugosità superficiale o verifica della pulizia.
Le prove devono rispondere a domande diverse e devono essere selezionate in base al grado, alla via di produzione e al servizio previsto.
Inoltre, si deve stabilire se è necessaria un'ulteriore ispezione dopo la piegatura, la saldatura, l'espansione o la lavorazione.
Un RFQ completo consente ai fornitori di citare lo stesso requisito tecnico e riduce le controversie durante l'ispezione.
| Articolo RFQ | Informazioni da specificare |
|---|---|
| Materiale | Grado, designazione e condizione di consegna richiesta |
| Specifica del prodotto | Norme, edizioni e requisiti supplementari applicabili |
| Strada di produzione | Via senza cuciture, saldata o altra via consentita |
| Dimensioni | Diametro esterno, spessore della parete e lunghezza finita |
| Base della parete | Parete nominale, minima o media, con tolleranze applicabili |
| Controlli dimensionali | Ovalazione, rettitudine, requisiti di foratura e preparazione finale |
| Requisiti di fabbricazione | Geometria della curvatura, limite di lavorazione e parete minima finita |
| Requisiti di superficie | Finitura, rugosità, se del caso, pulizia e protezione |
| Esame | Metodi richiesti, criteri di accettazione, copertura e campionamento |
| Documentazione | Certificati dei materiali, relazioni di prova e requisiti di tracciabilità |
| Quantità e imballaggio | Numero di pezzi o lunghezza totale, identificazione e imballaggio protettivo |
Se i fornitori sono invitati ad assistere nella selezione, fornire anche la pressione, la temperatura, il mezzo e i dettagli di connessione.
Il prezzo al chilogrammo da solo non riflette gli effetti della lunghezza utilizzabile, della precisione, del rendimento di fabbricazione o dei requisiti di ispezione.
Può essere, a condizione che il grado, le dimensioni, la parete minima, la temperatura e i collegamenti soddisfino i requisiti di progettazione applicabili.
La durata di servizio dipende dal meccanismo di controllo del guasto.Fatica e prestazioni di connessione richiedono ancora una valutazione separata.
Sì, se l'apparecchiatura e la procedura selezionate sono idonee al diametro del tubo, allo spessore della parete e al materiale.Le piccole dimensioni richiedono particolare attenzione all'interpretazione del segnale e alla copertura dimostrata dell'esame..
La selezione dipende dallo standard del prodotto, dalle condizioni di servizio, dalla qualità della produzione, dai requisiti dimensionali e dal percorso di costruzione consentito.Lo spessore della parete e la presenza di una saldatura longitudinale devono essere valutati come decisioni specifiche separate..
Chiedere la combinazione richiesta dal disciplinare, dal codice di costruzione e dall'applicazione; se entrambi sono necessari, indicare entrambi esplicitamente e definire i loro requisiti di accettazione.
Selezionare lo spessore della parete del tubo in acciaio inossidabile attorno alla parete minima necessaria nel componente finito, quindi tenere conto delle variazioni di fabbricazione, della fabbricazione e delle condizioni di servizio.
Una specifica di acquisto utile collega tale requisito a un grado di materiale definito, a uno standard di prodotto, a una base dimensionale e a un piano di ispezione.Fornire questi dettagli con la RFQ rende le opzioni a parete sottile e a parete pesante significativamente comparabili.
